Физика для любознательных. Том 2. Наука о Земле и - Страница 196

196

0,028∙(3∙10) дж, или около 600000 000000 Кал.

Сравните это с 140 000 Кал, выделяющимися при соединении того же количества водорода с кислородом в химическом взрыве.

171

Когда свет падает на поверхность некоторых металлов, он выбивает электроны, вылетающие точно так же, как если бы их ударил компактный шарик. Энергия света, по всей видимости, распространяется концентрированными порциями, которые мы называем «квантами». В этом и заключается квантовый характер излучения, несмотря на то, что эти порции, по-видимому, создаются волнами. Каждая порция света с одной и той же длиной волны обладает одной и той же энергией, определенным «квантом» энергии. Такие порции мчатся со скоростью света (собственно, они-то и есть свет), перенося энергию и количество движения (импульс). Все это позволяет приписать излучению некую массу — каждой порции приписывается определенная масса.

172

Это в точности выражение для давления газа, но с потерянной /, так как весь пучок движется в одном направлении, а не случайным образом. Кроме того, появился множитель 2, так как мы учитывали энергию только падающего пучка, а не падающего и отраженного вместе

173

До создания теории относительности кинетическая энергия была равна / mv для любых скоростей и отсюда вытекало, что для упругих шариков

ДАВЛЕНИЕ = 2∙Nmc/ОБЪЕМ = 4∙Е/ОБЪЕМ,

но эксперимент для пучка света давал

ДАВЛЕНИЕ = 2∙(ЭНЕРГИЯ)/ОБЪЕМ

Вот простое объяснение этого расхождения, которое предлагалось в то время. Хотя оно подверглось критике и сейчас вышло из моды, но вам оно может оказать помощь. Солнечный свет — отнюдь не поток шариков, летящих с некой кинетической энергией. Это поток волн, который подобно любым колебательным системам содержит в равных долях потенциальную и кинетическую энергии.

Как и в качающемся маятнике или колеблющемся атоме, энергия в волне должна перекачиваться то туда, то сюда — из кинетической энергии в потенциальную и обратно. Алгебраическое усреднение этих энергий показывает, что их средние значения должны быть одинаковыми. Для электромагнитных волн потенциальную энергию можно ассоциировать с электрическим полем, а кинетическую — с магнитным. Следовательно, массой излучения М нужно наделять как «кинетическую» энергию / Mс, так и «потенциальную» / Mс, получая в итоге полную энергию Mс. Наше предсказание тогда выглядит так:

ДАВЛЕНИЕ = 2∙Nmc/ОБЪЕМ = 2∙Mc/ОБЪЕМ = 2∙(ЭНЕРГИЯ)/ОБЪЕМ

что согласуется с экспериментом. Это была попытка доказать, что свет представляет собой волны с потенциальной и кинетической энергиями, а не «частицы». Теперь же мы нашли лучший выход.

174

При высоких скоростях за счет дополнительной массы тело приобретает дополнительную кинетическую энергию. Следовательно, появляется еще большая масса, которая делает кинетическую энергию немного больше. Эта «последовательность» сходится к определенной массе. Но, как только v приближается к с, истинная формула дает для любого кусочка вещества бесконечную массу (и бесконечную энергию).

175

La Science et l'Hypothese, Paris, 1902, ch. 10 (есть русский перевод: Наука и гипотеза, Петербург, 1906).

176

Когда механизм равномерно вращается или постоянно движется, его кинетическая энергия одна и та же, никакого увеличения и уменьшения не происходит, следовательно, она не входит в баланс превращения энергии, о котором спрашивается в задачах.

177

См. примечание на стр. 397.

178

К несчастью, ученые придали общепринятому в разговорном и литературном языке слову «тепло» совсем другой смысл. Мы говорим «теплая вода», читаем о «теплом дне». Во всех этих случаях ученые сказали бы «температура». Они сохранили слово «теплота» для того таинственного, что выделяется топливом и заставляет повышаться температуру предметов. Этой разницей ученые и литераторы запутывают людей Но литераторы здесь ни при чем. Нам самим следовало бы учесть разговорную практику и называть «теплом» то, что измеряет термометр, а для того, что нагревает предметы и, как выяснилось, является формой энергии, найти какое-то другое слово, хотя бы старое название «теплород». Однако мы уже не в силах изменить научный язык и должны мириться с укоренившимся разнобоем. Когда вы имеете дело с научными вопросами, лучшее, что можно сделать, это прибегать к словам «температура» и «теплота» в научном смысле.

179

Так получается шкала Цельсия. (О шкале Фаренгейта см. примечание дальше). Полезно различать 1° Ц (или 1 °C) и 1 по шкале Цельсия. Первое — это температура на один градус выше точки таяния льда, второе же — повышение температуры на один градус в любом месте шкалы.

180

Можно использовать небольшой ковшик объемом около 1 см; этим ковшиком легко зачерпывать денатурированный спирт и выливать его в чашечку из алюминиевой фольги. Такое количество спирта сгорает менее чем за минуту и сообщает сосуду несколько калорий. Можно также воспользоваться бунзеновской горелкой, подставляя ее на определенное время под сосуд, можно на минуту опускать в воду (лучше дистиллированную!) электрокипятильник. Но использование часов может сбить вас, так как время на самом деле в определение теплоты не входит.

181

До последнего времени всюду, кроме характеристики теплотворной способности питания, использовались малые калории. Мы в соответствии с общепринятой единицей массы, килограммом, пользуемся килокалорией, обозначая ее Калория, или сокращенно Кал. Когда говорят, что дневной рацион человека составляет 3000 Кал, это означает 3000 килокалорий.

196